CN1828695A - 一种人眼视觉演示仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了人眼视觉演示仪。它包括主箱10、副箱11、复合光屏12、球形透镜13和挡板14构成。它能较真实地反映人眼视觉效果，可用于研制摄像设备，有较好的实用价值。

Description

一种人眼视觉演示仪

技术领域

本发明涉及视觉演示仪，具体是一种人眼视觉演示仪。

背景技术

照相机是利用凸透镜能成缩小实象的原理制成的，它主要由镜头、光圈、快门和暗盒等部件组成，照相机的镜头相当于一个凸透镜，感光胶片相当于光屏，选定被摄景物后，调节镜头到胶片的距离(俗称调焦)，胶片上就会出现倒立、缩小的实象，如图1所示，调节光圈和快门，则可控制胶片上的曝光量，改善摄影效果。

人的眼睛是视觉器官，它好像一架复杂的照相机。眼睛的构造如图2所示。角膜、房水、晶状体和玻璃体的共同作用相当于一个凸透镜。所不同的是人的眼睛晶状体可以通过周围肌肉的作用改变表面的弯曲程度来调节焦距，使像变得清晰。视网膜相当于感光片，视网膜上形成的像刺激分布在视网膜上细胞，通过视神经传给大脑，人们就看见了物体。

通常透镜成像原理：如图3所示，在凸透镜的右侧放一个点亮的灯泡，在凸透镜的左侧放一个光屏，将屏移动到适当位置，就可以看到屏上出现一个清晰的灯丝的像。如果灯泡和凸透镜靠得很近，无论怎样移动光屏，在屏上都得不到像，只能在放屏的一侧对着凸透镜才看见一个放大的像。

而凸透镜是怎样成像的呢？如图4所示，烛焰上某一点8发出的很多条光线，其中通过凸透镜的那部分光线，折射以后都会聚在9点。如果在这里放一个屏，映在屏上的9就是8的像。烛焰上各点都能在屏上形成像点，组合起来便成了整个烛焰的像。这种由实际光线会聚而成的、能显示在屏上的像叫实像。

本发明人发现在使用人工调焦照相机与做透镜成像原理实验时，会发现像距对成像清晰度影响极大：稍一变化图像就会变成模糊。而且在看近物时远物一定模糊；在看远物时，近物一定模糊，不可能兼顾。但是我们的眼睛有较大的景深：在看近物时能兼顾附近景物；在看远物时也能兼顾附近景物，这是什么原因呢？人眼是否仪仪靠肌肉调节晶状体曲率来达到这个效果的呢？这显然是不可能的。

本发明人考虑：

(1)人眼中的晶状体、玻璃体、房水均有折射率，形成了一个曲率很大的复合透镜，因而有很短的“无穷大”，可在较大范围内不用调焦，有很大的“景深”范围。

(2)视网膜中的视觉细胞不是呈平面状的，而是有很深凹凸，因而可由大脑神经进行自动调节，使附近远近景物都能兼顾。

本发明人设计了一种新的模型，其特点是：用球形透镜取代一般凸透镜，使其有极短焦点与极小“无穷大”，有极大景深。

(1)长焦距透镜：当物距变化时所引起的像距变化大。从图5可以看出：当物距变化时其像距变化量，Δh有较大值。

(2)短焦距透镜：当物距变化时所引起的像距变化小，见图6。

本发明人认为一般光学透镜成像的光屏是用单片磨砂玻璃制成，所以成像是平面性的没有立体纵深感觉，只有将其放在唯一的位置才能形成清晰的一个像。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于应用焦距与景深的关系以及多层复合光屏的作用，设计一种新型的透镜成象演示仪。

本发明提供了一种人眼视觉演示仪，该演示仪结构包括主箱、副箱、复合光屏、球形透镜和挡板构成。

本发明是将多层透明硬塑料薄膜迭成一块厚板，如图7所示，由于光在界面会形成反射，当用一个激光电筒打在其面上，如图7所示，会在各界面上产生许多小点。

如果将其取代磨砂光屏，会产生立体感，而且当被摄物体的物距变化后仍能产生清晰的图像来。

本发明的结构如图8所示，它的箱体有一个主箱与一个副箱，两者可以相互抽动。用一块有机板中间开一圆孔固定一光学玻璃圆球，作为球形透镜插在主箱的内槽中，在副箱一端装一块复合光屏，抽动副箱可以调节像距。

本发明的人眼视觉演示仪在使用时，可采用下列方法：

(1)将透镜一端对准一米处一个白炽灯，抽动副箱，使复合光屏中图像最清晰后固定副箱位置。

(2)再将白炽灯移后0.5米、5米、10米处，在光屏上仍可看到清晰图像。

(3)与一般凸透镜成像仪进行比较，可以发现本演示仪在景深方面有明显改善，而且有立体感。

本发明提供的人眼视觉演示仪在摄像设备上有广泛的用途；是一种与人的眼睛构造及功能较接近的眼睛观景演示仪，它可以比一般人眼构造及视觉功能有更好的调焦功能，能较真实地反映人眼视觉效果，它突出了“短焦距宽、无穷大”原理与凹凸复合视网膜原理。可以研制一种有立体感的照相术与照相片；可以研制一种有立体感的彩电与摄像成型技术；可以研制一种不用调焦的(与现在傻瓜机不同原理)新型照相机，因而有较大的实用价值。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1照相机摄像示意图

1-镜头、2-胶片

图2人眼结构示意图

3-角膜、4-房水、5-晶体状、6-玻璃体、7-视网膜

图3透镜成象示意图

图4凸透镜成像示意图

8-光点、9-成像

图5使用长焦距透镜，物距变化引起像距变化大的示意图

图6使用短焦距透镜，物距变化引起像距变化小的示意图

图7光点在多层厚板上反射产生许多小光点的示意图

图8本发明的人眼视觉演示仪

10-主箱、11-副箱、12-复合光屏、13-球形透镜、14-挡板

具体实施方式

图8为本发明的人眼视觉演示仪结构，它包括一个主箱10与一个副箱11，两箱可以相互抽动，在主箱10内放置一块挡板14，在该挡板14的中间开一个圆孔用以固定球形透镜13，在副箱11的外端装置一块复合光屏12，抽动副箱11可以调节像距。

本发明的人眼视觉演示仪，在使用时将透镜13对准光源，抽动副箱11使复合光屏12中显示的图像达到最清晰时，就可以固定副箱11的位置了。

Claims (3)

1、一种人眼视觉演示仪，其特征在于该演示仪包括一个主箱10、一个副箱11、在主箱10内放置一块挡板14，在该挡板14的中间开一个圆孔，用以固定球形透镜13，在副箱11的外端装置一块复合光屏12而构成的。

2、根据权利要求1所述的一种人眼视觉演示仪，其特征在于其中所述的主箱10与副箱11可以相互抽动。

3、根据权利要求1所述的一种人眼视觉演示仪，其特征在于其中所述的副箱11可以抽动而调节像距。

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